复合包装材料生产工艺简介

   2011-05-23 70
在现代商品包装的生产过程中,有些商品(如食品)的包装,对于包装材料的各种性能有着严格的要求,如:要求包装材料具有防潮、防水、阻隔气体、避光、耐热、耐油、耐高温、易于热封、易于印刷、安全卫生等等;同时,随着人们生活水平的提高,对商品包装质量保证和卫生保证的意识也不断增强。在很多情况下,单一的包装材料很难达到多项特殊的要求,因此,在包装生产过程中,常常将两种或两种以上具有不同特性的包装材料复合在一起,利用它们优良的综合性能,以达到商品包装的要求。
  常用的复合包装材料,主要是各种复合薄膜。所谓复合薄膜,是指以纸、玻璃纸、塑料薄膜、金属箔等柔性包装材料为基础材料,经过各种复合加工方法所得到的具有综合性能的柔软性复合包装材料。复合包装材料的加工工艺和方法有多种,可以在印刷之前进行,也可以在印刷之后进行。常用的工艺和方法主要有:挤出复合工艺(有单挤出和共挤出两种)、挤出涂布复合工艺(有单挤出和共挤出两种)、干法胶粘复合工艺、湿法胶粘复合工艺、蜡复合工艺、热压复合工艺、真空镀膜工艺等。在实际生产中,有时为了提高生产效率或产品加工的需要,常将两种或两种以上的复合工艺串联起来使用,比如挤出复合工艺中,如果某些基材需要涂布一层打底材料,常将干法胶粘复合的前部设备组装到挤出复合设备中,共同完成复合过程。
  除了上述复合工艺之外,对于一些特殊的复合包装材料(容器),需要特殊的加工方法,如螺旋卷绕法生产复合罐罐体的方法,就是不同于一般工艺的复合方法。本文主要介绍挤出复合工艺、挤出涂布复合工艺、干法胶粘复合工艺、湿法胶粘复合工艺、真空镀膜工艺、螺旋卷绕法生产复合罐罐体材料的工艺等六种复合材料加工工艺。
  一、挤出复合工艺
  该工艺是实际生产中广泛应用的一种层压复合方法,是将聚乙烯、聚丙烯EAA(乙烯-丙烯酸共聚物)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、EMAA(乙烯与甲基丙烯酸的酸性共聚物)、沙林(离子键聚合物)等聚合树脂或热熔性粘合剂,经挤出机热熔塑化后,挤出到待复合的两种基材之间,通过挤压辊和冷却辊挤压和冷却,使两种基材通过中间层粘合在一起,形成复合材料。常用的基材有纸、铝箔、塑料等多种材料。挤出复合工艺示意图如图一所示:
  该工艺中,如果挤出机用单流道模头挤出单一材料,则为单挤出复合工艺;如果挤出机用多流道模头,同时挤出多种材料,则为共挤出复合工艺。该工艺主要生产设备由挤出机、机头、放卷部分、复合部分、收卷部分、切边装置以及传动装置、张力自动控制装置、放卷自动调偏装置、材料预处理装置后处理装置等辅助装置组成。
  二、挤出涂布复合工艺
  该工艺属于涂布复合加工方法,是将聚合物覆面材料(常用热熔性塑料材料作为覆面材料,如聚乙烯、聚丙烯、丙烯-乙烯共聚物等)由挤出机加热熔融塑化后,经机头涂布到基材表面上,再经挤压、冷却,使覆面材料贴合在基材表面,形成复合材料。常用的基材很多,如纸、纸板、铝箔、玻璃纸、聚酯、拉伸聚丙烯、尼龙、高密度聚乙烯等。挤出涂布复合工艺示意图如图二所示:
  和挤出复合工艺相似,如果挤出机用单流道模头挤出单一材料,则为单挤出涂布复合工艺,所得到的覆面材料为单层;如果挤出机用多流通模头,同时挤出多种材料,则为共挤出涂布复合工艺,所得到的覆面材料为多层。挤出涂布复合装置,主要由挤出机、机头、冷却辊和压紧辊等组成,另外还有放卷部分、收卷部分、切边装置和其他辅助装置等。
  挤出涂布复合工艺中,聚合物涂料与基材之间以物理方式或化学方式结合。对于纸张等多孔性结构的基材,其结合方式是物理方式,聚合物涂料渗入孔隙中形成连续的涂覆薄膜层;对于玻璃纸、塑料薄膜、铝箔等光滑表面的基材,在复合前通常用粘合剂或紫外线照射等方法进行处理,以提高复合薄膜的复合牢度。
  三、干法胶粘复合工艺
  干法胶粘复合,也叫干法层压复合,其工艺过程是:先将粘合层材料涂布液(粘合剂)用涂布装置均匀地涂布在第一层基材(强度较大的复合基层材料)表面,经过热烘道使粘合层材料涂布液(粘合剂)中的溶剂完全挥发,再与第二层基材经加温加压复合,经切边后卷取成卷材,完成复合加工。干法胶粘复合不仅适合塑料薄膜之间的复合(如聚丙烯与聚乙烯, 聚酯与聚乙烯,尼龙与聚乙烯等的复合),也适合塑料薄膜与铝箔、纸张之间的复合(如双向拉伸聚丙烯、铝箔与聚乙烯三层复合,玻璃纸、铝箔与聚乙烯三层复合等)。干法胶粘复合工艺示意图如图三所示:
  这种工艺是涂布-层压复合方法的一种。它采用的粘合剂是用挥发性极强的有机溶剂制备的,是多种复合工艺中极其重要的一种,其生产设备主要由放卷部分、涂胶部分、烘干部分、复合部分、收卷部分等组成。
  四、湿法胶粘复合工艺
  湿法胶粘复合,也叫湿法层压复合,其工艺过程是:第一层基材(如塑料薄膜、铝箔等)先经过涂布装置涂布粘合材料,在湿润的状态下即与第二层基材(如纸、玻璃纸等)一起通过复合装置进行挤压复合,然后再通过热烘道烘干除去溶剂,使两层基材复合在一起,经切边后卷取成卷材,完全复合加工。湿法胶粘复合工艺示意图如图四所示:
  这种工艺也是涂布-层压复合方法的一种,所使用的粘合材料多为以水为溶剂的粘胶液或乳化液,主要有聚乙烯醇、硅酸钠、淀粉、聚醋酸乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、天然树脂等。该工艺常用于纸张与铝箔的复合材料的生产,具有操作简单、粘合剂用量少、成本低、复合速度快、不含残留溶剂等优点。其生产设备与干法胶粘复合设备相似,只是烘干的顺序(或位置)不同,许多湿法胶粘复合设备,经简单改造,即可进行干法胶粘复合生产。
  五、真空镀膜工艺
  真空镀膜工艺是一种有别于其它方法的包装材料复合加工方法。一般常用的是真空镀铝膜工艺,是在高真空条件下,利用真空蒸镀的方法,对聚酯、定向尼龙等塑料薄膜表面,镀覆一层非常薄的金属铝膜层,以提高塑料薄膜的装潢性能和阻隔性能。与铝箔复合材料的生产相比,它具有消耗铝材少、生产流程短、总能源消耗少、复合生产成本较低等优点。其工艺示意图如图五所示:
  该工艺是在封闭的真空室内,在高真空条件下进行生产的。封闭的真空室与高真空系统相连接,真空室内装有基层材料卷的支承装置、冷却转鼓、已镀膜的复合材料卷取装置和蒸镀装置等。基材由支承装置支承,经过导辊、冷却转鼓和卷取装置的牵拉而逐步松展,电热坩埚的蒸镀用铝材通电加热后蒸发成为金属铝蒸气粒子,从热屏蔽板的开口处飞出,到达经过冷却转鼓表面的塑料薄膜基材表面,金属铝蒸气粒子受到冷却而凝聚在基材表面,逐渐形成均匀的属铝膜层,经卷取装置卷取成卷,完成整个工艺过程。经真空镀铝生产的薄膜,可以直接应用于食品等商品的包装,也可以进行其它复合加工,以进一步改善复合包装材料的性能。
  六、螺旋卷绕法生产复合罐罐体工艺
  复合罐一般是指罐体与罐盖用不同材料制成的罐式容器,其罐体一般用纸板、塑料薄膜、铝箔等加工成的复合材料,端盖(罐盖和罐底)常用镀锡铁皮、铝板、塑料板,也可用铝箔、塑料薄膜与纸板的复合材料。复合罐罐体的生产方法主要有两种,即回旋卷绕法和螺旋卷绕法。其中回旋卷绕法所使用的复合材料是其它复合方法生产的,生产罐体时直接使用即可,不在这里赘述。螺旋卷绕法生产复合罐罐体材料的工艺过程是:
  单层材料的处理→连续缠绕→管筒成型→分切整理
  如图六所示,首先将内保护层(如聚乙烯)、隔绝层(如铝箔等)、加强层(如牛皮纸、长纤维纸板等)、外隔绝层(如铝箔等)、印刷层(如纸张等)单层材料用粘合剂处理,然后按照顺序,将单层材料的条带连续不断地在一根往复移动的卷筒机芯轴上缠绕,经缠绕后各层材料之间相互粘合,形成罐体复合材料,然后再应用于复合罐的生产。(北京印刷学院刘尊忠)
 
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